铸型用骨料粒子制造技术

作为适合于尺寸精度和冷却速度良好、容易取出铸件且再利用率高、显著减少了产生的废弃物量的铸型的骨料粒子，提供耐热性良好、热导率和耐冲击性高、可重复再利用的铸型用骨料粒子。一种铸型用骨料粒子，其特征在于，作为化学成分，以Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２和ＳｉＯ２为必需成分，所述３种成分的总量在５０质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石，除所述结晶相以外还包含玻璃相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及耐热性和热冲击特性良好、在加热循环中也少破裂、可重复再利用而 废弃物减少效果好、以刚玉和斜锆石为主要的矿物组成的铸型用骨料粒子。
技术介绍
铸型所使用的砂(粒子)大致分为用于与铸件接触的部分的面砂和衬于面砂的背 后的背砂。与铸件接触的面砂通过粘合剂(呋喃树脂、碱性酚醛树脂等)粘合而形成供金 属熔液流入的空间。本说明书中，以下将面砂称为铸型用骨料粒子，或者简称为骨料粒子。 但是，并不排除也将骨料粒子用作背砂的情况。因为金属熔液的温度高(1200 1800°C )，所以要求骨料粒子具有足够的耐热性。 如果耐热性低，则在高温下骨料粒子相互烧结而牢固地结合，因此不仅难以将铸件从铸型 内取出，而且无法简单地恢复至原来的粒子尺寸，也难以实现骨料粒子的再利用。除了耐热性以外，骨料粒子的热膨胀率越低，则铸件的精度越好，而骨料粒子的热 导率越高，则可以使铸件冷却得越充分。如果骨料粒子自身容易被破坏，则难以再利用，所 以骨料粒子不会被破坏也很重要。最近，作为作业时的防尘对策，采用对铸型喷雾水来进行 冷却的方法，所以耐热冲击性也受到重视。另外，如果骨料粒子不易与呋喃树脂、碱性酚醛树脂浸润，则可以减少粘合剂使用 量，利于削减成本。特别是呋喃树脂虽然价格比碱性酚醛树脂便宜，但粘性低，如果骨料粒 子表面不平滑，则必须增加添加量才能发挥足够的粘合强度，从铸型整体来看成本反而上升。以往，硅砂被广泛用作面砂。但是，硅砂存在下述问题热膨胀大，铸件的精度差， 而且结晶结构受热而发生变化，容易被破坏，仅使用1次就会有10%左右成为废弃物。作 为硅砂的替代品，有冷却能力强的铬砂。但是，除了需求增大、价格高涨、供给不足的问题以 外，铬砂因为含Cr，所以废弃受到基于环境方面的巨大限制。专利文献1中提出了将合成富铝红柱石制成球状颗粒并在约1600°C烧成而得的 骨料粒子。该骨料粒子虽然可以通过碱性酚醛树脂制成强度较高的稳定的铸型，但还存在 下述问题耐热性不足而难以再利用，而且由于通过烧成来制造，所以骨料粒子的表面不平 滑，通过粘性低的呋喃树脂无法获得足够的粘合强度。专利文献2中提出了由熔融物粒子化而得的电熔合性莫来砂。该情况下存在下述 问题由于SiO2含量高至20%以上，因此熔化、细粒化时容易形成纤维状，骨料粒子的制造 成品率下降。此外，还存在下述问题如果Fe203、CaO, MgO、K2O, TiO2等多，则耐热性不足， 骨料粒子容易相互烧结，难以再利用。专利文献3中提出了使SiO2含量比富铝红柱石组成低而以刚玉结晶相为主要结 晶相的Al2O3-SiO2类砂。然而，存在下述问题由于以刚玉结晶相为主要结晶相，因此耐热 冲击性低，若受到热冲击则容易发生龟裂，再利用率低。此外，该骨料粒子中包含以氧化物 计为10质量％左右的Fe等过渡金属类、碱金属成分等，还存在耐热性低、再利用困难的问题。另外，作为水溶性型芯用型砂，除了上述以外，专利文献4中还记载了锆砂、橄榄 石等。锆从约1500°C附近起开始分解，出现铸造中发生二氧化硅与铸件的反应等情况，因此 存在再利用困难的问题。橄榄石砂等也同样耐热性不足。作为具有耐热性的材料，有氧化锆类材料，专利文献5中提出了不含玻璃相的氧 化锆类骨料粒子。但是，该骨料粒子由于不含玻璃相，粒子自身因伴随相变的体积变化而崩 解，因此虽然作为使用目的的铸件自铸型的取出性提高，但无法再利用。专利文献1 日本专利特公平3-47943号公报专利文献2 日本专利特开2003-251434号公报专利文献3 日本专利特开2005-193267号公报专利文献4 日本专利特开2004-174598号公报专利文献5 日本专利特开平6-15404号公报专利技术的揭示本专利技术的目的在于，作为适合于尺寸精度和冷却速度良好、容易取出铸件且再利 用率高、显著减少了产生的废弃物量的铸型的骨料粒子，提供耐热性良好、热导率和耐冲击 性高、可重复再利用的铸型用骨料粒子。本专利技术提供一种铸型用骨料粒子，其特征在于，作为化学成分，以A1203、&02和 SiO2为必需成分，所述3种成分的总量在50质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石，除所 述结晶相以外还包含玻璃相。本专利技术的骨料粒子(以下称为本骨料粒子)以Al203、Zr02和SiO2为必需成分，所 述3种成分的总量在50质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石的共晶体，所以耐热性高， 在使用环境下实质上不会烧结。因此，通过粘合剂构成了铸型的骨料粒子在浇注、冷却后失 去粘合力而简单地分散而恢复成原来的骨料粒子，可以容易地从铸型中取出铸件。使用后， 可以从铸型作为原来的骨料粒子简单地进行回收，能够实现非常高效的再利用，可显著减 少来自铸型的废弃物。特别是如果本骨料粒子的Ti02*Fe203的含量以总量计在3质量％以下，则该效果 显著。此外，在作为结晶相实质上不包含富铝红柱石的情况下，也同样可以高效地再利用。本骨料粒子由于热膨胀率也小，因此铸件的尺寸精度好，适合于精密铸造，而且具 有恰好可使铸件成分冷却的热导率。此外，本骨料粒子因为强度也高，耐热冲击性高，所以 骨料粒子几乎不会因铸造时的热冲击而破坏。因此，不仅可以作为粉尘对策而向铸型喷雾 水来进行冷却，而且再利用也容易，废弃物减少效果好。本骨料粒子由于包含玻璃相，因此可实质上吸收氧化锆的相变引起的体积变化， 作为粒子整体没有体积变化，粒子也几乎不会自行崩解。S卩，本骨料粒子可在利用氧化锆的特性的同时确保粒子自身的强度，没有粒子的 形状变化。因此，可以多次再利用，能够减少废弃物。此外，可以抑制粉尘的产生量，也有利 于铸造的作业环境改善。如果由熔融物粒子化成本骨料粒子，则包含基体玻璃相，粒子表面变得平滑，粒子 表面几乎没有凹凸，因此即使使用粘性低的呋喃树脂，也可以通过较少的添加量获得足够 的粘合强度。因此，还具有铸型整体的成本降低效果。附图的简单说明附图说明图1表示本专利技术的骨料粒子的一例的显微镜照片。图2为市售的富铝红柱石类人工骨料粒子的显微镜照片。图3为通过熔融法制造本专利技术的骨料粒子时的示意图。符号的说明1 熔融炉主体2:熔融电极3 熔融物4:排出口5 喷嘴7 粒子8 捕集箱实施专利技术的最佳方式本专利技术的铸型用骨料粒子(以下称为本骨料粒子)中，作为化学成分，以A1203、 ZrO2和SiO2为必需成分，所述3种成分的总量在50质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆 石。刚玉和斜锆石形成共晶体。通过在刚玉结晶相中加入斜锆石结晶相，作为单晶刚玉的 缺点的耐热冲击性低、若受到热冲击则容易发生龟裂、重复利用时的再利用率低等问题得 到改善。这被认为是由于通过在刚玉结晶相中加入斜锆石结晶相，本骨料粒子被赋予强韧 (韧性)的性质。本骨料粒子中，作为结晶相，较好是实质上不含富铝红柱石结晶。如果不含富铝红 柱石结晶，则可获得充分的耐热性和导热性，因此骨料粒子在使用中几乎不会烧结，再利用 容易。此外，由于不含富铝红柱石结晶，因此耐热冲击性良好，即使受到热冲击也不易发生 龟裂，可以重复再利用。还有，本说明书中，实质上不含富铝红柱石是指通过X射线衍射测定未观察到明 显的富铝红柱石结晶的峰，或者即使观察到峰，将主峰的强度设为100时的相对强度在5以 下。本骨料粒子中，作为化学成分，以A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸型用骨料粒子，其特征在于，作为化学成分，以Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＺｒＯ↓［２］和ＳｉＯ↓［２］为必需成分，所述３种成分的总量在５０质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石，除所述结晶相以外还包含玻璃相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-1-22 2008-011852一种铸型用骨料粒子，其特征在于，作为化学成分，以Al2O3、ZrO2和SiO2为必需成分，所述3种成分的总量在50质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石，除所述结晶相以外还包含玻璃相。2.如权利要求1所述的铸型用骨料粒子，其特征在于，以质量％计，包含Al2O347 97%, ZrO2 1 36%、SiO2 :2 17%。3.如权利要求1或2所述的铸型用骨料粒子，其特征在于，(R1)20+(R2)0的总量与SiO2 成分的质量比((Rl)20+(R2)0)/SiO2为5 25质量％ ；Rl为碱金属元素，R2为碱土金属元ο4.如权利要求1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛丸之浩，
申请(专利权)人：旭硝子陶瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]